林靜杰

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510170)

基于環(huán)海島嶼特點(diǎn)的供水施工技術(shù)探討

林靜杰

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510170)

與陸地區(qū)域相比，海島上降水量、綠化程度較低，因此大多數(shù)海島都存在著資源性缺水的問(wèn)題;南澳島也不例外，隨著海島經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，淡水需求量在不斷增加。因此，供水施工成為海島建設(shè)的重要民生工程。本文以南澳島為例,就環(huán)海島嶼的供水工程施工技術(shù)進(jìn)行討論分析。

環(huán)海島嶼；供水工程；施工技術(shù)

南澳島位于閩粵臺(tái)三省(地區(qū))交界的海面上，處在高雄、廈門(mén)、香港三個(gè)港口城市的中心點(diǎn)，是東南沿海重要的通商中轉(zhuǎn)站，四面環(huán)海，自然資源十分豐富，加上地理位置特殊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，淡水需求量不斷增加。為了解決島內(nèi)水資源缺失的問(wèn)題，促進(jìn)海島經(jīng)濟(jì)及各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展，相關(guān)部門(mén)組織開(kāi)展了供水工程建設(shè)，本文就工程建設(shè)過(guò)程中的一些重要的施工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 工程概況

該工程從汕頭市澄海區(qū)培垅開(kāi)始，由西向東沿海底到達(dá)南澳島長(zhǎng)山尾登陸，如圖1所示。整個(gè)SRTP管道供水的管道長(zhǎng)度8.677 km，管道的內(nèi)徑為DN600，PN0.8 MP，海底管道初步設(shè)計(jì)采用雙管聯(lián)排大開(kāi)挖敷設(shè)的形式。這一管段的地貌主要是海溝，中部有鳳嶼，地層土質(zhì)主要由砂層、含貝類淤泥質(zhì)黏土等組成，地形比較平坦。海水深度在3～15 m左右，管道主要埋設(shè)在深灰～灰色淤泥質(zhì)黏土層或者淤泥之中，整體而言地基的承載能力比較低。

2 主要施工技術(shù)

2.1 水下溝槽開(kāi)挖

海上施工作業(yè)工區(qū)的主要施工任務(wù)有水下溝槽開(kāi)挖、箱涵安裝、預(yù)制構(gòu)件制作、管道熱熔連接、溝槽回填等[1]。具體的施工過(guò)程中,首先需要根據(jù)工程的施工工況、土質(zhì)、待開(kāi)挖厚度等分析施工強(qiáng)度，進(jìn)而決定本次施工選用抓斗式挖泥船，配套的開(kāi)挖設(shè)施還有錨艇、拖輪、交通艇等。

圖1 供水管道敷設(shè)線路圖

水下溝槽開(kāi)挖時(shí)需要做好施工測(cè)量工作，施工船舶采用DGPS定位技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航定位，使用北京54年坐標(biāo)系作為平面坐標(biāo)系統(tǒng)，差分臺(tái)需要嚴(yán)格按照《水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范》進(jìn)行設(shè)立。水下溝槽開(kāi)挖邊線誤差控制在±0.4 m以下，岸邊控制在±0.5 m以下，挖槽中心線誤差嚴(yán)格控制在±1.0 m以下[2]。開(kāi)挖前需要在開(kāi)挖起點(diǎn)、訖點(diǎn)、開(kāi)口線等關(guān)鍵位置設(shè)立標(biāo)桿、燈標(biāo)等標(biāo)志，每一組橫向標(biāo)志設(shè)置的間隔在50～100 m之間。

本次施工采用珠基高程。施工之前首先需要設(shè)立驗(yàn)潮站，建立潮位遙報(bào)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地為測(cè)量船及挖泥船提供潮位信息，驗(yàn)潮站水尺需要設(shè)置在水流比較平穩(wěn)、不容易被船艇觸碰的位置，要便于人員的觀測(cè)，水尺零點(diǎn)必須要滿足五等水準(zhǔn)精度要求，高程與挖槽設(shè)計(jì)底一致，要能夠滿足常水位變化范圍的讀數(shù)要求，汛期或者浪潮較大時(shí)應(yīng)滿足最大水位讀數(shù)要求。

為了更好地控制挖泥船開(kāi)挖深度，挖泥船上安裝有潮位遙報(bào)儀接收機(jī)，方便控制人員能夠根據(jù)儀器反饋的潮位信息調(diào)整抓斗下放的深度。實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中，沿著開(kāi)挖邊線方向進(jìn)行，開(kāi)挖時(shí)段與段之間的重疊區(qū)大于3 m，條寬30 m。海堤拋石分層開(kāi)挖，開(kāi)挖出的石料如果沒(méi)有風(fēng)化、質(zhì)地比較堅(jiān)硬，則放置于開(kāi)挖斷面的兩側(cè)，管道及箱涵安裝完成之后，恢復(fù)到原位[3]。水下溝槽開(kāi)挖時(shí)，挖泥船垂直于管溝槽軸線錨泊，挖泥船的下導(dǎo)輪需要接觸到塹口的泥層，保證泥斗充足不容易脫攬。挖泥船的橫軸線需要始終平行于挖槽的中心線，橫挖的速度主要由泥斗充泥情況決定，充泥少則速度大，充泥多速度小。挖泥船前移的距離主要受泥層的土質(zhì)及厚度影響。為了防止施工時(shí)出現(xiàn)陡坡坍塌的問(wèn)題，本次施工采用分層挖泥的方法。為了防止開(kāi)挖深度不到位或者超深過(guò)多，需要及時(shí)對(duì)水位的變化進(jìn)行觀測(cè)。開(kāi)挖期間可能會(huì)出現(xiàn)回淤現(xiàn)象，可以適當(dāng)超挖。

2.2 管道安裝

管道安裝需要按照船舶定位、水下管溝開(kāi)挖整平、管溝檢查、箱涵制作安裝、管道安裝、砂土回填、混凝土蓋板安裝等幾個(gè)步驟進(jìn)行。

(1)測(cè)量放樣。陸上部分的測(cè)量放樣需要根據(jù)設(shè)計(jì)控制樁進(jìn)行，水下浮標(biāo)的設(shè)置則需要沿著中心軸線進(jìn)行。

(2)管溝開(kāi)挖整平。管溝開(kāi)挖時(shí)邊坡為1∶5，底寬為5.5 m，低潮時(shí)露出水面的部位使用挖掘機(jī)整平，水下部分的整平則需要潛水員完成。

(3)管溝檢查。管溝檢查主要利用超聲波探測(cè)儀及GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀完成。

(4)箱涵制作安裝。埋管段由異形箱涵和標(biāo)準(zhǔn)箱涵組成。箱涵鋼筋綁扎需要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙及施工要求進(jìn)行，搭接長(zhǎng)度在35 d以上，主筋間距允許偏差控制在20 mm以內(nèi)，鋼筋骨架外面需要墊置砂漿墊塊。模板為1.5 mm木模，混凝土澆筑完成之后需要進(jìn)行7～14 d左右的養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后可以將模板拆除。箱涵安裝的順序由外側(cè)向岸側(cè)進(jìn)行，箱涵側(cè)墻上部需要預(yù)留直徑在6 cm左右的空洞，方便起吊，箱涵落到管溝之后需要由潛水員深入水下進(jìn)行測(cè)量及探摸，確定位置符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求之后，方可將鋼絲繩吊鉤放開(kāi)。

(5)陸上地錨埋設(shè)。為了保證敷管船的正常施工，陸上需要開(kāi)挖一定尺寸的錨坑，并使用鋼絲繩將鋼管吊放于坑內(nèi)后回填夯實(shí)，外露鋼絲繩使用索具固定。

(6)管道敷設(shè)。管道敷設(shè)時(shí)敷管船沿著軸線行使，管道著落后，將海砂回填于箱涵之內(nèi)。

2.3 管道熱熔連接

本次施工中選用的SRTP復(fù)合管由生產(chǎn)廠家直接于現(xiàn)場(chǎng)連接，將管道運(yùn)輸?shù)椒蠊艽?，吊上發(fā)射架之后與已發(fā)射管道連接起來(lái)。實(shí)際的連接過(guò)程中主要選用了正常連接和法蘭連接兩種連接方法。無(wú)論是哪種連接方式都需要首先將管材表面及內(nèi)壁的氧化層打磨清除干凈。正常連接時(shí)需要在連接管材的一端預(yù)套上電熔管件，然后計(jì)算好對(duì)接時(shí)間，使用對(duì)接機(jī)進(jìn)行熱熔連接，并在完全冷卻前將管材對(duì)接翻邊位的翻邊清除干凈，確保接縫的平整。完全冷卻之后需要預(yù)標(biāo)示好最終安裝位置，采用液壓油缸將管件推到標(biāo)示位置后進(jìn)行電熔焊接。法蘭連接一般只在特殊情況下采用，套裝時(shí)管道一端與管材一端端口需要保持同一截面，可以利用液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)，電熔焊接完成后，需要使用銑刀對(duì)管材及管件的端面進(jìn)行銑削，然后使用預(yù)制好的SRTP法蘭頭進(jìn)行電熔管件及管材的熱熔對(duì)接。鋪管船結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖2。

圖2 鋪管船示意圖

2.4 管溝回填

管溝回填主要利用泥駁完成，管道安裝一段距離之后需要及時(shí)回填海砂覆蓋管道。具體施工過(guò)程中，采用開(kāi)底泥駁自由拋砂法進(jìn)行，在此過(guò)程中需要控制好泥駁行駛的速度以及泥駁密封板的開(kāi)度?；靥顠伾皶r(shí)，只要砂層超過(guò)設(shè)計(jì)要求即可，砂層位置的控制主要通過(guò)GPS定位系統(tǒng)輔助來(lái)完成。管溝回填過(guò)程示意見(jiàn)圖3。

圖3 管溝回填過(guò)程示意圖

2.5 管道試壓

管道試壓工作十分重要，主要分兩個(gè)階段來(lái)進(jìn)行。預(yù)試壓階段，首先需要將試壓管道內(nèi)的水壓降到大氣壓之下，并穩(wěn)壓60 min，穩(wěn)壓期間避免空氣進(jìn)入管道。然后將水壓升到實(shí)驗(yàn)壓力值，穩(wěn)壓30 min,如果發(fā)現(xiàn)壓力下降需要及時(shí)地注水補(bǔ)壓，做好管道接口、配件的檢查工作，避免出現(xiàn)滲漏，一旦發(fā)現(xiàn)此類問(wèn)題必須立即中止試壓檢查滲漏原因，故障排除后需要重新進(jìn)行試壓工作；停水補(bǔ)壓穩(wěn)定60 min，之后壓力下降但沒(méi)有低于試驗(yàn)壓力的70%時(shí)，預(yù)試壓結(jié)束，反之則需要停止試壓及時(shí)進(jìn)行檢查[4]。主試壓在預(yù)試壓結(jié)束之后進(jìn)行，需要迅速地將管道內(nèi)水放出，使壓力下降到試驗(yàn)壓力的10%～15%左右；主試壓階段需要每間隔一段時(shí)間記錄一次管道剩余壓力，記錄時(shí)間保持在30 min左右，如果在此期間管道的剩余壓力值呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果合格，如果沒(méi)有則需要再繼續(xù)觀察60 min，整個(gè)90 min觀察階段壓力下降值在0.02 MPa以下，同樣說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果合格。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際案例從水下溝槽開(kāi)挖、管道安裝、管道熱熔連接、管溝回填、管道試壓等幾個(gè)方面就環(huán)海島嶼的供水施工技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析介紹，希望能夠?qū)︻愃乒こ探ㄔO(shè)工作有所幫助。

[1] 紀(jì)建軍. 關(guān)于供水管道施工環(huán)節(jié)與質(zhì)量控制探討[J]. 房地產(chǎn)導(dǎo)刊, 2016(8)：99-101.

[2] 杜鵬. 關(guān)于供水管道施工技術(shù)的探討[J]. 引文版:工程技術(shù), 2015(15):104-105.

[3] 李俊民. 關(guān)于供水管道施工技術(shù)的探討[J]. 中國(guó)科技縱橫, 2013(23):111-112.

[4] 潘俊良. 淺論供水工程施工存在的問(wèn)題及管理[J]. 魅力中國(guó), 2011(20):343.

林靜杰(1983-),男，工程師，主要從事水利工程施工工作。

TU991；TU991.05

A

2096-0506(2016)12-0057-03